GRP（轨道基准点）测量平差教学课件

GRP（轨道基准点）测量平差

方案产生背景

为了满足对高速铁路的外部及内部几何位置的度要求，须建立一个具有极高相对精度的控制网。轨道基准网为精调轨道型板而设，它满足板式无砟轨道外部及内部几何位置的高精度要求，是板式无砟轨道系统的安装基础。在确定CPⅢ准确无误的情况下，才能开始对轨道基准网GRP进行实测，其布设应满足轨道板精调需要，按每5m左、右线分别测设。GRP精度要求

基准点之间的相对精度应满足：水平位置0.2mm，高程0.1mm。故高精度满足CRTSI型板安装施工要求的测量工作，重点是用基准点的精度来保证每块轨道板的几何位置，同时保证各项轨道几何参数的实现。该网的布设和施测，充分考虑了利用全站仪在特定条件下测角具有极高的精度这一特点。基准点的坐标应事先算出，使其放样时处于承载层或承载板上，轨道板之间的空隙中，位于线路轴线的位置。这些点可直接由通过本公司自主研发的GRP软件计算出。GRP精度要求平面精度0.2mm的定义：

在一站内测定GRP时，各GRP是相对于测站本身的离散支点，视其均值为真值。各次重复测量值与其均值之最大横向偏差规定为0.3mm，即限差为0.3mm。中误差取为½限差，即为0.15mm。本测站内相邻点间中误差为√2*0.15=0.21mm。各次重复测量值与其均值之最大纵向偏差规定为0.4mm。高程精度0.1mm的定义:

在一站内，测量各水准点时，相邻基准点间高差的测量精度。各GRP在测量时是相对于测站本身的离散支点。目前大量使用的电子水准仪为0.3mm/km级，重复测量结果表明，相邻基准点间高差的测量精度可以达到0.1mm，故规定GRP高程精度为0.1mm。基准网的建立

各级控制网的建立顺序如下：基础网→沿线路导线→设标网（CPⅢ）→基准网基准网的特点：沿轨道轴线布设，近似直线导线。依据CP3，粗略放样GRP，然后精确测定。左、右线分开布设，以提轨道的横向精度。平面和高程分开测定，以提高高程的精度。在测量GRP平面坐标前，应检查CPⅢ点精度。通过全站仪对该站需要测量的CPⅢ点进行后方交会自由设站，在仪器中检查各个CPⅢ点的测量精度，剔除精度超过要求的。CPⅢ点精度要求：平面小于2mm（全站仪单面测量）。前期准备

硬件准备

主要硬件设备：高精度机器人型全站仪（徕卡TCA2019、徕卡TCRP1201+R400、天宝S8等）、松下CF-19工用笔记本电脑，GRP标钉和GRP钢棒，GRP测量专用棱镜。GPR测量专用强制对中三角架。前期准备软件准备

数据准备：线路设计数据，包括水平曲线、竖曲线、超高及坡度，CPIII精密测量控制点坐标数据。软件准备：安装GRP数据采集软件和GRP数据处理软件。GRP点放样

作业流程：

1、GPR点的坐标应事先算出，使其放样时处于凸形挡台上。这些点可直接由我们公司软件（如下图）或其他线路设计软件计算出。软件主界面

2、放样点的位置，应以线路轴线为基准计算出，然后垂直于轨道上表面连线地投影到凸形挡台的表面上。3、软件根据线路设计曲线要素，按里程计算实时轨道中心线坐标。GRP点放样GRP点放样设计坐标或者曲线要素输入GRP点放样路基基准点测量桥上基准点测量GRP放样精度在±5mm以内。GRP点测设与平差一、测量条件：

1、为减少轨道板张力的影响，原则上只在大气条件较好，或说技术上适合测量的条件下，进行测量。平面多为夜间或者阴天测量，高程为白天测量。

2、经过反复实践证明，后视边长控制在30-100米范围内，观测结果最佳。对基准点和轨道设标点一起进行测量，GRP放样精度在±5mm以内。GRP点测设与平差二、测量步骤1、按组，多次，按自由站方式，对GRP标识点进行测量，后视6-8个CPIII点，进行自由架站。在测量的过程中应充分考虑到架站位置与设标网CPⅢ点的通视问题，保证后视网点个数不低于6个。2、测量的架站要尽量靠近待定点的连线，以便优先利用全站仪此时的测角高精度性，使得测量结果更好。因为架站靠近待定点连线的必要性，须对左右线的基准网分开进行测量。GRP点测设与平差3、对GRP点的测量要按组进行时，从一站点对至少11个GRP点观测，其中有3-5个为重合基准点，进行测量。测回数的确定，要以能取得可靠的中值和能排除异常误差为标准。每次设站应最少观测CPⅢ4次、CPⅢ3次。在特殊区段如连续梁、道岔区搭接的位置应适当增加测回数。4、对各组内的点进行测量时，全站仪不用倒镜，视距方向总和测量人员运动方向相反。GRP点测设与平差CPⅢ6-8GRP11-16CPⅢ6-8GRP11-16CPⅢ6-8CPⅣ11-16CPⅢ6-8全站仪观测顺序GRP点测设与平差轨道基准网实测网型示意图5、测量结束后将测量数据导入GRP平差软件进行平差处理。GRP采集各步骤测量精度要求X≤1mmY≤1mmH≤1mm定向精度≤2″X≤1.5mmY≤1.5mmH≤1.5mm表4-4GRP测量自由设站精度自由设站测量完成和精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表4-5的要求。表4-5CPⅢ控制点坐标不符值限差测量前自由设站的精度要求：自由设站完成后的CPIII点的坐标不符值要求：GRP采集各步骤测量精度要求表4-4GRP测量自由设站精度自由设站测量完成和精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表4-5的要求。表4-5CPⅢ控制点坐标不符值限差平面数据外业采集限差要求：控制网等级横向坐标最大值最小值较差纵向坐标最大值最小值较差备注轨道基准网0.6mm0.8mm测回间GRP平面测量外业限差要求GRP采集各步骤测量精度要求表4-4GRP测量自由设站精度自由设站测量完成和精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表4-5的要求。表4-5CPⅢ控制点坐标不符值限差高程数据外业采集限差要求：GRP平面测量外业限差要求GRP高程测量测站主要技术要求往、返测的单程水准测量应起闭于CPⅢ控制点,闭合差应按式

（4-1）计算。

fh=a+b× S往、返测的单程水准测量闭合差公式：式中：a-CPⅢ点高程控制点的允许偏差，其值为0.5mm；S-单程水准测量线路长度

a-CPⅢ点高程控制点的允许偏差，其值为0.5mmb-每公里水准测量的偶然中误差，其值为2mm式中：平面测量

仪器设站在线路轴线之上，利用角度测量，使得横向误差最小。半测回、多次重复测量、单向（后退）、搭接。第一站

架站，存储站点坐标。不需自由设站，给点号，直接测量。先测6~8个CPIII（前后靠近测站的）。不必单一方向。再测10~14个（条件好时）GRP。须单一方向。（本公司GRP数据采集软件默认为最多观测14个GPR点）。第二站

后退3-5个点，重复继续下一站的测量平面测量

CPIII观测四个测回，GRP点观测三个测回。CPIII观测与GRP观测采用间隙式观测。测一次CPIII点和一次GRP点为一个完整测回。

GRP点应由远及近单向观测，如图所示。软件配置

1、CPⅢ数据导入：

打开GRP数据采集软件，在主菜单文件->导入CPⅢ数据，选择CPⅢ点的原始数据。软件配置

注意：CPⅢ点数据为txt格式文件，文件内容ID,E,N,H点号，东坐标，北坐标，高程，以逗号分隔符。软件配置CPⅢ原始数据浏览对话框，在对话框中用户可以对CPⅢ原始数据进行编辑，删除，增加等操作

参数设置

测量过程

架站：在CPⅢ点精度检查完成以后，清除设站信息后，完成仪器通讯设置后，选择测量模式。注意在仪器架设同时，应注意温度气压改正，避免由于外界原因破坏测量结果。软件操作：点击软件主菜单数据获取->数据获取，弹出测量数据对话框，在该对话框中将完成该设站的所有测量过程。输入测站名开始测量之前，应在数据测量对话框中选择新设站并输入测站名添加CPⅢ原始数据点击添加CPⅢ点原始数据按钮，弹出选择原始CPⅢ点对话框，在对话框中选择本测站需要观测的CPⅢ点原始数据，在经过CPⅢ点精度后，应保证满足精度要求的CPⅢ点不少于六个。数据测量对话框

选择CPⅢ原始数据

导入CPⅢ原始数据

数据采集第一测回：

CPⅢ测量：点击开始测量按钮，弹出如下对话框，在对话框中选择需要观测的第一个CPⅢ点号，选择好点号后，点击确定。

数据采集

软件将操纵全站仪完成测量后继续选择第二个CPⅢ点点号进行测量。数据采集

在完成第二个CPⅢ点平面测量后，软件将自动操纵仪器完成剩余CPⅢ点的测量。

GRP测量：注意：在测量GRP点之前，用户需要修改仪器中的棱镜常数为GRP测量的小棱镜常数，软件支持徕卡2019系列仪器的自动修改棱镜常数，但是徕卡1201系列，用户需手动修改棱镜常数。在测量主界面选择测量GRP，并选择点名递增或点名递减。GRP测量

进行第一测回GRP测量，在离仪器最远的GRP点上架设GRP测量对中三角架，并手动照准棱镜，点击开始测量按钮弹出如下对话框。GRP测量

在该窗口软件会自动累加GRP点点名，同时用户也可按需要修改点名。当用户测量GRP到最后一个点时，点击确定并完成，软件将操纵全站仪测量并同时结束GRP点该测回。GRP测量第二测回：用户继续选择测量CPPⅢ进行第二测回软件操作，在第二测回时用户只需要点击开始测量按钮，软件会操纵仪器进行全程自动观测。在完成第二测回CPⅢ测量后，选择测量GRP，并点击开始测量按钮。弹出如下界面。GRP测量

用户按照以上界面的软件提示，依次在GRP点上架设棱镜，软件会操纵仪器进行自动观测，在完成第二测回GRP测量后，如果有超限的，软件会自动弹出如下对话框。超限提示对话框GRP测量第三测回：按照第二测回软件操作完成CPⅢ点第三测回测量。在完成第三测回CPⅢ测量以后，继续进行第三测回GRP点测量，在软件实时测量过程中，软件会自动解算结果，

GRP测量

在完成第三测回CPⅢ测量以后，继续进行第三测回GRP点测量，在软件实时测量过程中，软件会自动解算结果，随时终止自动观测并弹出如下窗口。GRP测量

软件通过以上窗口，提示用户超限点的测回数，超限偏差和点号，用户点击重测按钮，软件进入单点测量模式，并弹出如下窗口。在以上界面，用户选择需要重测点的测回数与点名，点击测量按钮，软件会根据用户所选重新测量该点。测量完成后，软件仍会自动解算结果，若有超限点，软件仍会弹出提示窗口，若无超限点，软件将继续进行GRP点的第三测回。直至完成测量。在完成测量后，用户需选择测量CPⅢ进行CPⅢ点坐标第四测回。GRP测量完成所有测量以后界面GRP测量

在主界面的CPⅢ实测数据与GRP实测数据右侧分别点击超限查询，若有超限点，软件将弹出如下界面

在以上界面软件显示超限点的测回数，点名，超限偏差。用户看点击单点测量按钮，进入单点测量模式，按需求进行单点补测。在补测完成后，继续点击超限查询，若无超限点，即测量结果完成。GRP测量1、在完成一站测量后，用户需要进行搬站，按照测量方向，用户需进行对5个GRP点进行搭接，在平差过程中保证线路走向的平顺性。2、在软件中选择新设站用户点击是按钮，软件自动保存上一站测量数据，并清空测量界面，用户可以进行测量工作。

数据输出

软件测量数据在当前工程目录下的MeasureDatas文件夹下，测量数据文件名按测量时间+测站名保存，测量格式为txt文本文档。数据输出

以逗号为分隔符：测回数，点名，东坐标，北坐标，高程。高程测量

GRP高程测量方法为，架设仪器在线路中线上，测量单元为每两个CPⅢ点间GRP点。测量模式：1）后视一端CPⅢ点高程。2）碎步测量CPⅢ点之间GRP高程。3）前视另一端CPⅢ高程。4）往返测为一个测回。5）数据平差每300m为一个平差单元。1NGRP高程测量

仪器架设在线路中线上，位于相邻两个CPⅢ点之间现场架设水准仪示意图GRP高程测量CPⅢ点位上架设水准尺

在GRP点位点位上架设水准尺前视另一端CPⅢ点高程，操作与第一步相同。返测高程，测量步骤前面一致。每300米高程数据，导出仪器，用软件进行平差。数据平差处理

数据处理软件界面数据平差处理

模板路径必须选择软件数据输出的模板存放路径，否则在软件平差结束后，数据无法输出。

平面数据平差

数据获取，平差前需提供CPⅢ原始数据。获取GRP平面测量实测数据。平面数据平差数据采集软件获取的平面测量数据，格式为txt格式徕卡全站仪通用测量数据格式，格式为GSI格式。导入CPⅢ数据

导入CPⅢ数据：点击主菜单->文件->导入CPⅢ原始数据导入GRP平面测量数据

导入GRP平面测量数据：点击主菜单->文件->导入GRP平面测量数据（TXT）。GRP平面测量数据是分站式的数据保存，在平差时需用户可以按需求任意导入，相邻的任意站测量数据，注意数据的测站必须是相邻的，若隔站导入，软件计算将会出现很大偏差。平差计算平差计算：点击主菜单平差计算->平面弹出GRP平面平差对话框。平差计算点击平差计算按钮，软件进行平差计算，并显示到对话框中超限点，用红字显示

平差计算

点击CP3平面平差按钮弹出CP3偏差对话框，可查看CP3点的平面偏差。结果输出

同时点击以上两个对话框的输出excel按钮，可以分别将CP3与GRP平面平差结果输出到excel表格中。成果输出：点击主菜单成果输出->平面->…

如上图在平面成果输出中选择任意用户需要的输出表格，软件会自动调用系统配置中模板路径下的对应模板，输出用户所需要的成果表格。高程数据平差

高程测量数据软件支持两种格式的数据。徕卡GSI格式与天宝DAT格式，高程测量数据整理：下面通过天宝DAT数据介绍高程测量数据整理过程。

把天宝往测跟返测合并为一个文件注意，返测文件从第三行后的所有文件内容（不包括第三行），并将选择内容复制进往测文件后另存为dat格式文件导入CPⅢ高程导入CPⅢ数据：点击主菜单->文件->导入CPⅢ原始数据导入GRP高程

导入GRP高程测量数据：点击主菜单->文件->导入GRP高程测量数据->天宝DATA格式。注意：高程测量文件应导入整理后的注意：GRP高程测量数据是分站式的数据保存，在平差时需用户需导入连续300m内的所有高程测量往返测整理数据，相邻的任意站测量数据，注意数据的测站必须是相邻的，若隔站导入，软件计算将会出现很大偏差高程平差计算主菜单平差计算->高程，弹出GRP高程平差对话框。平面平差对话框

高程平差计算点击平差计算按钮，软件进行平差计算，并显示到对话框中。

超限点，用红字显示

高程平差计算

点击个对话框的输出excel按钮